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1、第四章 制冷压缩机第一节第一节 活塞式制冷压缩机的分类及其构造活塞式制冷压缩机的分类及其构造第二节第二节 活塞式制冷压缩机的选择计算活塞式制冷压缩机的选择计算第三节第三节 螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机第五节第五节 回转式制冷压缩机回转式制冷压缩机第一节第一节 活塞式制冷压缩机的分类及其构造活塞式制冷压缩机的分类及其构造n根据工作原理分类：容积式、离心式。n容积式压缩机常用的又可以分为活塞式压缩机和回转式压缩机。n离心式压缩机原理为依靠离心力作用连续的将吸入气体进行压缩，离心式压缩机广泛应用与大型制冷系统中。活塞式制冷压缩机的分类及构造活塞式制冷
2、压缩机的分类及构造n根据气流流动情况可分为：顺流式、逆流式。n根据气缸排列和数目的不同分类：卧式、立式、高速多缸压缩机。n根据构造方式不同分类：开启式、半封闭式和全封闭式。n根据制冷机分类：氨压缩机和氟利昂压缩机。制冷压缩机分类制冷压缩机分类气缸的不同布置方式气缸的不同布置方式开启式开启式半封闭式半封闭式封闭式封闭式制冷压缩机类型制冷压缩机类型 类型气密特征容 量 范 围（KW）主要用途特点容积式往复式活塞连杆式开启0.4120冷冻、空调、热泵机型多，易生产，价廉，容量中等半封闭0.7545冷冻、空调全封闭0.115冷藏库、车辆活塞斜盘式开启0.752.2轿车空调专用高速，小容量回转式转子式开
3、启0.752.2车辆空调高速，小容量全封闭0.15.5冷藏库、冰箱、车辆涡旋式开启0.752.2车辆空调、热泵高速，小容量全封闭2.27.5空调螺杆式单螺杆开启1001100热泵压比大，可替代小容量往复式压缩机，价昂半封闭2290热泵、车辆双螺杆开启301600车辆空调半封闭55300热泵速度式离心式开启901000冷冻、空调适用于大容量半封闭n例如：4AV12.5A制冷压缩机，该压缩机为4缸，氨制冷剂，气缸排列形式为V形，气缸直径为12.5cm,直接传动。n对于单机双级制冷压缩机，在单级型号前加“S”表示双级。如：S8AS12.5A制冷压缩机，该压缩机为4缸，氟利昂制冷剂，气缸排列形式为S形
4、，气缸直径为12.5cm,直接传动。表示传动方式，用“A”表示直接传动，用“B”表示皮带传动。表示气缸直径（cm)。表示气缸排列形式。表示使用的制冷剂。表示气缸数目。型号说明：活塞式制冷压缩机的构造n开启式制冷压缩机组成：机体、活塞及曲柄连杆机构、气缸套及进气排气阀组合件、卸载装置、润滑系统。n机体：主要部件，上下两个隔板将其分割成三个空间：下部为曲轴箱；中部为吸气腔，与进气管相连；上部与气缸盖共同组成排气腔 活塞式压缩机主要由机体、气缸、活塞、连杆、曲轴和气阀等组成。配件配件：活塞及曲柄连杆机构n 活塞式制冷压缩机的曲柄通常采用球墨铸铁，曲轴上钻有油孔，保证轴承的润滑和冷却。n连杆采用锻铸铁
5、。n活塞采用铝镁合金铸铁，智联请组织细密。n活塞上设有两道密封环，保证气缸壁和活塞之间的密封。下还设有油环，活塞向上运动时，靠油环布油，保证润滑。气缸套及进排气阀组合件n主要组成：气缸套、外阀座、内阀座、进排气阀片、阀盖及缓冲弹簧等。n外阀座起吸气阀片的升高限制器作用。阀盖起排气阀片的升高限位作用，也可以防止液击做成的气缸破损。卸载装置n高速多缸活塞式制冷压缩机卸载装置用来使压缩机在运转条件下停止部分气缸的排气，以改变压缩机的制冷能力。n中小型活塞式制冷压缩机普遍采用油压启阀式卸载装置，有两个组件组成：顶杆启阀机构、油压推杆机构。吸气阀片1098765411123 油压启阀式卸载装置左图）顶杆
6、启阀机构 右图）油压推杆机构1-油缸 2-活塞 3-弹簧 4-推杆 5-凸缘 6-转动环 7-缺口 8-斜面切口 9-顶杆 10-顶杆弹簧 11-油管润滑系统n压缩机曲轴箱下盛有一定数量润滑油，通过油过滤器被油泵吸入并压出。一路被押送至油泵端的曲轴进油孔，润滑主轴承、连杆大小头轴承；另一路送至轴封处，润滑轴封，前主轴承和连杆大小头轴承。n活塞式制冷压缩机曲轴箱的油温应在70度以下，制冷能力达到压缩机应在曲轴箱内设置油冷却器，内通冷却水，以降低润滑油的温度。封闭式活塞制冷压缩机半封闭式半封闭式：其曲轴箱集体与电动机外壳共其曲轴箱集体与电动机外壳共同构成一个封闭空间，取消轴封装置，整同构成一个封闭
7、空间，取消轴封装置，整机结构紧凑。机结构紧凑。全封闭式全封闭式：全封闭式将压缩机与电动机全全封闭式将压缩机与电动机全部封装在一个钢质外壳内，电动机在气态部封装在一个钢质外壳内，电动机在气态制冷剂中运行，结构紧凑。制冷剂中运行，结构紧凑。n另外，对于全封闭式 制冷压缩机的电动机组多靠吸入的低压气态制冷机制冷，压缩机进气过热度大，排气温度高，耗能较大，其吸气压力下降，电动机负荷减小时，绕组温度反而升高，故在高温工况设计的压缩机不宜在低温工况运行。第二节 活塞式制冷压缩机的选择计算n活塞式压缩机的活塞排量n理想工作过程：进气、压缩、排气。P2P1PVgv2341VgD活塞图-活塞式压缩机理想工组过程
8、n活塞进行往复运动，重复上述三个过程。对于单级压缩机：对于有z个气缸,转数为n(r/min),压缩机吸入气体体积为活塞式压缩机的容积效率n压缩机实际排气量VR,R,活塞排气量大于实际排气量，两着之比为压缩机容积效率，用V V表示，即 V考虑实际因素：气缸余隙容积、吸排气阀阻力，吸气过程中气体被加热的程度以及漏气等四个方面，这样，容积效率等于四个系数的乘积。余隙系数1234PVP2P1 V1V1VcVgs图-余隙容积的影响25存在着余隙容积存在着余隙容积VcVc；P Pk k由工质决定；由工质决定；是由余隙容积中工质膨胀造成的。是由余隙容积中工质膨胀造成的。2 2、实际过程、实际过程 1 2多变
9、压缩过程多变压缩过程 2 3有阻力的排气过程有阻力的排气过程 3 3 4 4有余隙容有余隙容积的膨胀过程积的膨胀过程 4 1 有阻力的吸气过程有阻力的吸气过程 吸气吸气阀压阀压力力损损失失 排气阀压力损失排气阀压力损失压缩机工作过程压缩机工作过程1.1.压缩过程压缩过程 将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端位置端位置1-11-1（称为内止点或下止点）时，活塞移动到（称为内止点或下止点）时，活塞移动到2-2-2 2位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压升高到排气压力的过程称为压缩过程。升高到排气压力的过程称为
10、压缩过程。4.4.吸气过程吸气过程 从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置4-44-4向向下运动时，吸气阀开启，低压气体被吸人气缸中，直到下运动时，吸气阀开启，低压气体被吸人气缸中，直到活塞到达下止点活塞到达下止点1-11-1的位置。此过程称为吸气过程。的位置。此过程称为吸气过程。3.3.膨胀过程膨胀过程 将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸气过程时为止，此时活塞处于位置气过程时为止，此时活塞处于位置4-44-4。活塞从。活塞从3-33-3移移动到动
11、到4-44-4的过程称为膨胀过程。的过程称为膨胀过程。2.2.排气过程排气过程 制冷剂进入冷凝器。直到活塞运动到最制冷剂进入冷凝器。直到活塞运动到最高位置高位置3-33-3（称为外止点或上止点）时排气过程结束。（称为外止点或上止点）时排气过程结束。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。预热系数泄漏系数二、活塞式压缩机的制冷量和耗功用率活塞式制冷压缩机的制冷量：活塞式制冷压缩机的耗功率摩擦功率508060701197图-压缩式制冷压缩机的指示效率低中速高速压缩比609070801197图-压缩式制冷压缩机的摩擦效率低中速高速压缩比制冷压缩机配用电
12、动机的功率n轴功率计算公式：活塞式制冷压缩机的选择计算n制冷工况对压缩机制冷量的影响22331TkTkT0Q0qoWcwchlgP图-冷凝温度的影响344122TkT0T0Q0Q0WCWC图-蒸发温度的影响例题4-1n有一台8缸压缩机，气缸直径D=100mm，活塞行程S=70mm,转速n=960r/min,其实际工况为tk=30，t0=-15，按包和循环工作，氨制冷剂。试计算压缩机实际制冷量，并确定压缩机配用电动机的功率。n解 1）计算压缩机的理论排气量 Vhn2）从氨的饱和状态热力性质图上查得下列参数h1=1363.141kJ/kg；h2=1598.84kJ/kg；h3=h4=264.787
13、kJ/kg；Pk=1.169MPa；P0=0.23636MPa；v1=0.50682m/kg；t2=102。n3）计算单位容积制冷量 4）计算容积效率5）计算压缩机的实际制冷量n6）计算压缩机的理论功率n7）计算压缩机的轴功率n若电动机与压缩机直接连接时，。配用点击的功率应该不小于例4-2n已知2AV12.5压缩机的标准工况下的制冷量为61.06kw，试求该压缩机在冷凝温度tk=40 ,蒸发温度t0=5时的制冷量 。n解 根据 tk=40 和 t0=5，查表4-2中得制冷量转换系数Ki=2.33，则压缩机在该工况下的制冷量为第三节 螺杆式制冷压缩机n容积式回转压缩机，有单螺杆和双螺杆两种。双螺
14、杆式制冷压缩机的气缸体内装一堆互相你和的螺旋形阴阳转子，阳转子有四个凸型齿，阴转子有六个凹形齿，两者相互反向旋转，转子的齿槽与气缸体之间形成V形密封空间，岁转子的旋转，空间的溶剂不断变化，周期的吸进并压缩气体。n气缸体轴线方向一侧为进气口，另一侧为排气口，而不像活塞式压缩机那样进气阀和排气阀。阴阳转子之间以及转子与气缸壁之间靠喷油密封。螺杆式制冷压缩机的工作过程PP2P1OV2V1PP2P1OV2V1PP2P1OV2V1vvv工作过程有：进气、压缩、排气三个过程。图-螺杆式压缩机的P-V图a)p2=p b)p2p第四节 离心式制冷压缩机n该类型压缩机是速度型压缩机，通过高速旋转的叶轮对气体做功
15、，使其流速增加，而后通过扩压气减速，将气体的动能换成压力能。n离心式制冷压缩机主要优点：n1)制冷量大。n2)结构紧凑、质量轻。n3)没有磨损部件，因而工作可靠，维护费用低。n4)运行平稳，振动小，噪声小。n5)能够经济的进行无级调节。n6)能够合理的使用能源。由于离心式压缩机转数高，所以局限性：对材料强度、加工精度和制造质量均要求严格。离心式压缩机结构n 离心式压缩机原理类似离心水泵，低压气体从侧面进入叶轮中心后，靠叶轮高速旋转产生离心力作用，获得动能和压力能，流向叶轮边缘。n为减少能量损失，以及提高离心式压缩机出口气体压力，还要在叶轮边缘设有扩压器。n离心式压缩机有单级与多级之分，即主轴上
16、的工作叶轮可以一个，也可以多个。离心式压缩机的特性n（一）喘振现象nD为设计点。此工况运行时，效率最高，偏离此点效率降低，偏离越远，效率越低。nE点为最大排气量点，排气量达到此点，压缩机叶轮几口流速达到音速a1，爱起来那个不可能再增加。nS点为喘振点。当流量减少到S点以下，出口外气体会倒流回叶轮。当排气量减少至S点时，气体从冷凝器倒流绘制压缩机。这种气体来回倒流撞击现象称为喘振。w能量头排气量sDEVVmax图-离心式压缩机的特性曲线在运转中保持冷凝压力和蒸发压力可有效防止喘振。旁通调节法是反喘振。（二）影响离心式压缩机制冷量的因素n1-蒸发温度的影响n2-冷凝温度的影响n3-转数的影响制冷量
17、（%）活塞式离心式T0/C制冷量（%）活塞式离心式TK/C100100236制冷量（%）活塞式离心式转数/%10080100304（1）（2）（3）第五节 回转式制冷压缩机n回转式制冷压缩机属于容积式压缩机，靠回转体的旋转运动代替活塞式的往复运动，以改变汽缸的工作容积，从而实现低压气态制冷剂的压缩。常见的可分为两种：旋转式、涡旋式。n回转式构造简单、容积效率高、运转平稳、能够实现高速和小型化，但由于旋转式主要依靠滑动运行密封，故对精度要求高。一、滚动旋转式制冷压缩机n主轴转角为0时，进气腔的容积达最大值，腔内吸满了低压气态制冷剂。n主轴转角为时，开始压缩吸满的低压气体，同时又开始了下一个近期过
18、程。n主轴转角为时，进气腔内的气体压力则进一步增高。当主轴转交为，腔内气体压力等于排气管中的压力时，排气阀开启，开始排出被压缩的气态制冷剂，而下一个进气过程仍再继续进行。1-汽缸 2-偏心转子3-排气阀 4-划片5-划片弹簧 6-吸气口滚动转子式压缩机的工作过程分析图绝热多变定温图-滚动转子式压缩机的工作过程900滚动式转子压缩机工作特点：n主轴每转动一周完成一个工作循环。n容积效率比较高，适用于压缩比较大的工况。二、涡旋式制冷压缩机n主要组成：固定螺旋槽板和旋回的螺旋槽板组成。涡旋式制冷压缩机工作原理n涡旋压缩机的工作过程如图所示。吸气口设在固定涡旋盘的外侧面，由于曲柄的转动(顺时针)，气体
19、由边缘吸入，并被封闭在月牙形容积内，随着接触线沿涡旋面向中心推进，月牙形容积逐渐缩小而压缩气体。而高压气体则通过固定涡旋盘上的轴向中心孔排出。n图(a)表示正好吸入完了的位置，图(b)示出了涡旋外围为吸入过程，中间为压缩过程，中心处为排气过程，图(c，d)示出了连续而同时进行着吸入和压缩过程。n在曲柄轴的每一转中，都形成一个新的吸气容积，所以上述过程不断重复，依次完成。n涡旋式制冷压缩机特点：构造简单，不需要进排气阀组，在较大压缩比范围内可保持高的容积效率，而且，允许气态制冷剂中带有液体，故很适合小型热泵系统使用。1-吸气口 2-排气口 3-固定螺旋槽板体 4旋回的螺旋槽板 5壳体 7防子转环
20、 8曲轴思考题n4141制冷压缩机的作用是什么制冷压缩机的作用是什么?制冷系统中不装压缩机行制冷系统中不装压缩机行不行不行?n4242制冷压缩机分为哪几类制冷压缩机分为哪几类?n4343活塞式压缩机按所采用的制冷剂不同分为哪两类活塞式压缩机按所采用的制冷剂不同分为哪两类?它它们之间有什么区别们之间有什么区别?n4444活塞式压缩机按气缸排列形式、进排气方向可分为哪活塞式压缩机按气缸排列形式、进排气方向可分为哪几类几类?n4545开启式、半封闭式、全封闭式制冷压缩机的特点。开启式、半封闭式、全封闭式制冷压缩机的特点。n4646我国中小型活塞式制冷压缩机系列型号是怎样表示的我国中小型活塞式制冷压缩
21、机系列型号是怎样表示的?各代号的含义是什么各代号的含义是什么?n4747试写出压缩机试写出压缩机8ASl28ASl25A5A；4FVl24FVl25B5B型号中各符号的型号中各符号的意义。意义。n4848试述活塞式压缩机的理想工作过程。试述活塞式压缩机的理想工作过程。n4949什么叫气缸的工作容积什么叫气缸的工作容积?什么叫压缩机的活塞排量什么叫压缩机的活塞排量(即即理论排气量理论排气量)?)?其计算公式如何表示其计算公式如何表示?n410410影响活塞式压缩机实际工作过程的主要因素有哪些影响活塞式压缩机实际工作过程的主要因素有哪些?n411411为什么压缩机的实际排气量总是小于活塞排量为什么
22、压缩机的实际排气量总是小于活塞排量(即理即理论排气量论排气量)?)?实际排气量怎样计算实际排气量怎样计算?n4242什么叫压缩机的容积效率什么叫压缩机的容积效率(即输气系数即输气系数)?)?试分析影响试分析影响压缩机容积效率的主要因素有哪些压缩机容积效率的主要因素有哪些?各系数与哪些因素有各系数与哪些因素有关关?n413413工程上计算压缩机容积效率的公式如何表达工程上计算压缩机容积效率的公式如何表达?其各参其各参数如何确定数如何确定?n414414什么是余隙容积什么是余隙容积?n415415活塞式制冷压缩机的制冷量是怎样计算出来的活塞式制冷压缩机的制冷量是怎样计算出来的?其汁其汁算公式如何表
23、达算公式如何表达?n416416什么叫轴功率什么叫轴功率?怎样计算怎样计算?什么叫指示功率、摩擦功什么叫指示功率、摩擦功率率?其计算式各是怎样表达其计算式各是怎样表达?n417417什么叫压缩机的总效率什么叫压缩机的总效率?它与什么参数有关它与什么参数有关?怎样确怎样确定压缩机配用电动机功率定压缩机配用电动机功率?n418418影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素是什么影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素是什么?n419419试分析冷凝温度试分析冷凝温度“和蒸发温度，。升高或降低对压和蒸发温度，。升高或降低对压缩机制冷量有什么影响缩机制冷量有什么影响?对压缩机耗功率有什么影响对压缩机耗功率有什么影
24、响?n420420用来比较压缩机制冷能力的工况有哪两种用来比较压缩机制冷能力的工况有哪两种?怎样进行怎样进行工况之间的制冷量换算，其换算公式是如何导出的工况之间的制冷量换算，其换算公式是如何导出的?n421421试述螺杆式压缩机的工作原理：试述螺杆式压缩机的工作原理：n422422有一台活塞式制冷压缩机，气缸直径为有一台活塞式制冷压缩机，气缸直径为100mm100mm，活塞，活塞行程为行程为70mm70mm；”二二960r960rminmin，试计算一个气缸的工作容，试计算一个气缸的工作容积和压缩机的理论排气量。积和压缩机的理论排气量。n423 R12423 R12的气态制冷剂以压力的气态制冷剂以压力0 032MPa(32MPa(绝对绝对)和温度和温度5r5r进入压缩机、进入压缩机、1 102MPa(02MPa(绝对绝对)，压缩机为开启式，其转速，压缩机为开启式，其转速x-960rx-960rrainrain，多变指数，多变指数n1n1二二1 11313，缩机的容积效率咛，缩机的容积效率咛v v。四缸；转数排气压力为试计算该压四缸；转数排气压力为试计算该压